为了全面了解生物过程和实现疾病的早期诊断，对生物分子分析的追求从未停止过。生命过程包括各种生物分子（如蛋白质、核酸和代谢物等）在时间和空间中的构象、分布和相互作用的动态变化。疾病的存在和演变通常涉及生物分子的过量、不足或功能失调。监测与这些生物分子有关的动态变化事件和生物系统内微环境的变化，对于更好地了解生命过程和各种疾病的进化机制，建立可靠和高度敏感的诊断方法至关重要。各种技术，包括核磁共振、质谱、电化学和低温电子显微镜，为生物医学和生物分析的研究提供了丰富的信息。然而，无论是在空间分辨率上，还是在单细胞的体内研究上，它们都有一些局限性。相比之下，光学技术，特别是荧光显微镜技术，是目前在单细胞水平研究生命过程的最重要的技术。荧光显微镜通过对荧光染料进行适当修饰，提供了高对比度的图像，其中包含丰富的生物结构和功能信息。共聚焦显微镜、光片荧光显微镜和最新的超分辨荧光显微镜的发展，使我们对生物系统的理解有了前所未有的明确细节。而与依赖于外部染料分子标记的荧光显微镜不同，拉曼光谱依赖于样品本身的非弹性光散射，如图150.1所示。
拉曼光谱已成功地应用于化学成分、分子结构、构象和分子间相互作用的测定。拉曼光谱可以利用紫外到近红外的光作为激发源，具有很高的空间分辨率。此外，水的拉曼信号很弱，因此该技术可以方便地在水溶液中工作。但拉曼散射的灵敏度低，这限制了其在生物医学领域的广泛应用。20世纪70年代对粗糙银金属表面的表面增强拉曼散射（SERS）现象的观察和确认显著提高了拉曼光谱的检测灵敏度。百万倍的增强使我们可以观察到金属表面上单层物种的信号，最近SERS的检测灵敏度已经达到了单分子水平。(www.xing528.com)
图150.1 传统拉曼与表面增强拉曼原理
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